本标准规定了电动汽车用动力蓄电池管理系统(以下简称电池管理系统)的技术要求、试验方法、检验规则等。
本标准适用于电动汽车用锂离子动力蓄电池和镍氢动力蓄电池的管理系统,其他类型动力蓄电池的管理系统可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T4365电工术语电磁兼容
GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T18384.3—2015电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护
GB/T18655—2018车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法
GB/T19596—2017电动汽车术语
GB/T19951道路车辆电气/电子部件对静电放电抗扰性的试验方法
GB/T21437.2—2008道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰第2部分:沿电源线的电瞬态传导
GB/T21437.3—2012道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰第3部分:除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射
GB/T27930电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议
GB/T28046.1—2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分:一般规定
GB/T28046.2—2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分:电气负荷
GB/T28046.3—2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分:机械负荷
GB/T28046.4—2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分:气候负荷
GB/T33014.2道路车辆电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第2部分:电波暗室法
GB/T33014.4道路车辆电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第4部分:大电流注入(BCI)法
3术语和定义
GB/T4365、GB/T19596—2017、GB/T28046.1—2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T19596—2017中的某些术语和定义。
3.1蓄电池电子部件
采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置,必要时可以包括用于蓄电池单体均衡的电子部件。
注:蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制,或者通过蓄电池控制单元控制。
[GB/T19596—2017,定义3.3.2.1.5]
3.2蓄电池控制单元
[GB/T19596—2017,定义3.3.2.1.4]
3.3蓄电池管理系统
监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等),可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制,并提供与应用设备通信接口的系统。
[GB/T19596—2017,定义3.3.2.1.10]
3.4额定容量
在规定条件下测得的并由制造商申明的电池容量值。
[GB/T19596—2017,定义3.3.3.4.2]
3.5可用容量
在规定条件下,从完全充电的蓄电池中释放的容量值。
[GB/T19596—2017,定义3.3.3.4.5]
3.6荷电状态
当前蓄电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。
[GB/T19596—2017,定义3.3.3.2.5]
3.7功率状态
4缩略语和符号
4.1缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BCU:蓄电池控制单元
BMS:蓄电池管理系统
FS:满量程
注:FS指电池管理系统最大可测量值的绝对值。
SOC:荷电状态
SOP:功率状态
4.2符号
下列符号适用于本文件。
C1:1h率额定容量(Ah)。
I1:1h率放电电流(A),其数值等于额定容量值。
5技术要求
5.1使用环境
5.1.1工作温度
-20℃~65℃或者由整车厂和制造商按照GB/T28046.4—2011的规定,根据电池管理系统安装位置协商确定。
5.1.2贮存温度
-40℃~85℃或者由整车厂和制造商按照GB/T28046.4—2011的规定,根据电池管理系统安装位置协商确定。
5.1.3工作湿度
5%~95%或者由整车厂和制造商按照GB/T28046.4—2011的规定,根据电池管理系统安装位置协商确定。
5.2供电电压
供电电压范围见表1或者由整车厂和制造商协商确定。
5.3基本功能要求
5.3.2电池管理系统应具有故障诊断、故障信息记录以及故障处理的功能,如故障码上报、实时警示和故障保护等。
5.3.3电池管理系统应具有自检功能,对电池管理系统主要功能进行初步筛查和识别,对严重影响使用和安全的功能异常给出预警。
5.3.4电池管理系统应具有与车辆的其他控制器信息交互的功能。
5.3.5具有充电过程控制和管理功能的电池管理系统应能与车载充电机或者非车载充电机进行实时通信,与非车载充电机的通信协议应符合GB/T27930的要求。
5.3.6具有绝缘电阻值检测功能的电池管理系统应实现对蓄电池系统绝缘电阻的监控。
5.3.7具有充放电高压互锁监控功能的电池管理系统应实现对蓄电池系统充放电高压互锁的监控。
5.3.8电池管理系统应具有防止电池系统过充电、过放电、过流、过温的保护功能。
5.3.9电池管理系统应具有SOC估算功能,宜具有SOP估算和均衡功能。
5.4状态参数测量精度
5.4.1总电压
总电压检测精度应满足±1%FS。
5.4.2总电流
5.4.2.1对于锂离子动力蓄电池,总电流检测精度应满足±2%FS。
5.4.2.2对于镍氢动力蓄电池,总电流检测精度应满足±3%FS。
5.4.3单体(电芯组)电压
5.4.3.1对于锂离子动力蓄电池,单体(电芯组)电压检测精度应满足±0.5%FS,且最大误差的绝对值应不大于10mV。
5.4.3.2对于镍氢动力蓄电池,单体(电芯组)电压或者模块电压检测精度应满足±1%FS。
5.4.4温度
5.4.4.1对于锂离子动力蓄电池,在-20℃~65℃(包含-20℃和65℃)范围内温度检测精度应满足±2℃,在-40℃~-20℃以及65℃~125℃(或电池管理系统标定的最高测量温度)范围内,温度检
测精度应满足±3℃。
5.4.4.2对于镍氢动力蓄电池,在-20℃~65℃(包含-20℃和65℃)范围内温度检测精度应满足±3℃,在-40℃~-20℃以及65℃~125℃(或电池管理系统标定的最高测量温度)范围内,温度检测精度应满足±5℃。
5.4.5绝缘电阻
具有绝缘电阻值检测功能的电池管理系统,电池总电压(标称)400V(含)以上,绝缘电阻检测相对误差应为-20%~+20%;电池总电压(标称)400V以下,绝缘电阻检测相对误差应为-30%~+30%。
绝缘电阻小于或等于50kΩ时,检测精度应满足±10kΩ。
注:如电池管理系统在低绝缘状态下仅具备绝缘报警功能,可不进行绝缘电阻精度测试。
5.5SOC估算
对于纯电动汽车、可外接充电式混合动力电动汽车,电池管理系统SOC估算的累积误差应不大于5%。
对于不可外接充电的混合动力电动汽车,锂离子动力电池管理系统SOC估算的累积误差应不大于15%,镍氢动力电池管理系统SOC估算的累积误差应不大于20%。
5.6电池故障诊断
电池管理系统对于电池系统进行故障诊断的基本项目和可扩展项目分别见表2和表3。表2中所列的故障诊断项目是基本要求。根据整车功能设计和电池系统的具体需要,电池管理系统的具体诊断内容可以不限于表2和表3所列项目。
5.7绝缘性能
5.7.1绝缘电阻
电池管理系统按6.5.1进行绝缘电阻试验,电池管理系统不工作时与动力电池相连的带电部件和其供电电源的端子之间的绝缘电阻值应不小于10MΩ;电池管理系统工作时与动力电池相连的带电部件和其供电电源的端子之间的绝缘电阻值应满足以下要求:在动力电池最大工作电压下,直流电路绝缘电阻应不小于100Ω/V,交流电路应不小于500Ω/V。
注:电池管理系统不工作指电池管理系统电源关闭。
5.7.2耐电压
电池管理系统按6.5.2进行耐电压试验,漏电流限值由整车厂和制造商协商确定。在试验过程中应无击穿或闪络等破坏性放电现象。
5.8电气适应性能
5.8.1直流供电电压
电池管理系统按6.6.1进行试验,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.8.2过电压
电池管理系统按6.6.2进行试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.8.3叠加交流电压
电池管理系统按6.6.3进行试验,标称电压为12V系统测试严酷等级2,24V系统测试严酷等级为3,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.8.4供电电压缓降和缓升
电池管理系统按6.6.4进行试验,在供电电压范围内功能状态应达到附录A中规定的A级,在供电电压范围外,功能状态至少应达到附录A中规定的C级。
5.8.5供电电压瞬态变化
电池管理系统按6.6.5进行试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.8.6反向电压
电池管理系统按6.6.6进行试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.8.7短路保护
电池管理系统按6.6.7进行试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.9环境适应性能
5.9.1正弦振动
电池管理系统应能经受6.7.1规定的振动试验,在试验后应能正常工作,且满足5.4状态参数测量精度的要求,并通过目检不应有零部件脱落。
5.9.2随机振动
电池管理系统应能经受6.7.2规定的振动试验,在试验后应能正常工作,且满足5.4状态参数测量精度的要求,并通过目检不应有零部件脱落。
5.9.3机械冲击
电池管理系统应能经受6.7.3规定的冲击试验,在试验后应能正常工作,且满足5.4状态参数测量精度的要求,并通过目检不应有零部件脱落。
5.9.4低温性能
5.9.4.1电池管理系统按6.7.4.1进行低温贮存试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.9.4.2电池管理系统按6.7.4.2进行低温运行试验,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.9.5高温性能
5.9.5.1电池管理系统按6.7.5.1进行高温贮存试验,功能状态应达到附录A中规定的C级。
5.9.5.2电池管理系统按6.7.5.2进行高温运行试验,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.9.6温度梯度
电池管理系统按6.7.6进行温度梯度试验,以5℃温度梯度从20℃降到-20℃,然后以5℃温度梯度从-20℃升到65℃,在-20℃至65℃间的每个温度点,功能状态都应达到附录A中规定的A级。
5.9.7温度循环
电池管理系统按6.7.7进行规定变化率的温度循环试验,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.9.8耐盐雾
电池管理系统按6.7.8进行耐盐雾试验,不得有盐水进入壳体,在GB/T28046.1—2011规定的工作模式3.2下功能状态应达到附录A中规定的A级。对于完全放置在乘员舱、行李舱或货舱的测试对象可不进行耐盐雾试验。对于安装在电池舱内部的受试对象,如果舱体防护等级达到IP67,可不进行耐盐雾试验。
5.9.9湿热循环
电池管理系统按6.7.9进行湿热循环试验,功能状态应达到附录A中规定的A级。
5.10电磁兼容性能
5.10.1传导骚扰
电池管理系统按6.8.2进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,传导骚扰限值应符合GB/T18655—2018规定的等级3要求。
5.10.2辐射骚扰
电池管理系统按6.8.3进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,辐射骚扰限值应符合GB/T18655—2018规定的等级3要求。
5.10.3电源线瞬态传导抗扰度
电池管理系统按6.8.4进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,试验结果功能状态要求见表4。
5.10.4信号线/控制线瞬态传导抗扰度
电池管理系统按6.8.5进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,试验结果功能状态应为附录A中规定的A级。
5.10.5电快速瞬态脉冲群抗扰度
电池管理系统按6.8.6进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,试验结果功能状态应为附录A中规定的C级。
5.10.6辐射抗扰度
电池管理系统按6.8.7进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,试验结果功能状态应为附录A中规定的A级。
5.10.7静电放电
电池管理系统按6.8.8进行试验,如整车厂和制造商无特殊规定,试验结果功能状态应为附录A中规定的A级。
6试验方法
6.1试验条件
6.1.1环境条件
除另有规定外,试验应在温度为室温25℃±5℃、相对湿度为15%~90%、大气压力为86kPa~106kPa的环境中进行。
6.1.2试验用仪表
所有测试仪表、设备应具有足够的精度和稳定度,其精度应高于被测指标精度一个数量级或误差小于被测参数允许误差的1/3。
测试过程中若使用电池模拟系统,则模拟仪表、设备需满足以下条件:
a)单体电压模拟设备稳压精度小于1mV,工频纹波电压小于0.5mV;
b)总电压模拟设备稳压精度小于0.1%,工频纹波系数小于0.05%;
6.2状态参数测量精度
6.2.1一般规定
6.2.1.1将电池系统按正常工作要求装配、连接或者通过模拟系统(模拟系统的纹波系数、精度和稳定度等指标应达到不影响试验结果的相应等级)提供电池管理系统需要监测的电气信号,正确安装布置检测设备的电压、电流、温度、绝缘电阻,接通电池管理系统工作电源。
6.2.1.2将电池管理系统采集的数据(单体或电芯组电压采集通道不少于一个独立电源供电的采样单元,温度采集通道数不少于2个)与检测设备检测的对应数据进行比较。
6.2.1.3除另有规定外,试验温度均指受试对象电池管理系统所处温度。
6.2.1.4使用电池系统测试时,如电池系统无法满足测试设定值要求,可由整车厂和制造商协商确定测试点,差异性内容需在试验报告中说明。
6.2.2总电压
在-20℃±2℃、25℃±2℃和65℃±2℃(或由整车厂和制造商根据实际应用情况协商确定)下,分别检测电池系统满量程总电压50%、75%、100%的电压值,将电池管理系统采集数据与检测设备监测数据进行比较。
6.2.3总电流
在-20℃±2℃、25℃±2℃和65℃±2℃(或由整车厂和制造商根据实际应用情况协商确定)下,分别检测电池系统满量程总电流0%、±50%、±100%的电流值,将电池管理系统采集数据与检测设备监测数据进行对比。